„Világszerte csak kevesek által kutatott anyag megismerésére teszünk kísérletet”

Kompozit fémhabok kifejlesztésére és tanulmányozására nyerték el az MTA öt éves támogatását a GPK Anyagtudomány és Technológia Tanszék szakemberei.

„Saját, eddig még soha elő nem állított ötvözetek gyártását és elemzését vállaltuk a pályázatban” – osztotta meg a bme.hu-val Orbulov Imre Norbert, a BME Gépészmérnöki Kar (GPK) Anyagtudomány és Technológia Tanszék egyetemi docense, gazdasági dékánhelyettes, aki a feladat végrehajtására megalapította az „MTA–BME Lendület Kompozit Fémhabok Kutatócsoportot”. A csapat tagjai a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Lendület-progamjának keretében elvégzik a speciális, hibrid kompozitanyagok mikroszerkezeti és mechanikai vizsgálatát, valamint górcső alá vesznek új anyagféleségeket is.

Orbulov Imre Norbert kutatócsoportja modellezi a kompozit habok elkészítésének folyamatát és a létrehozott új anyagféleségeket, azok teherviselő és energiaelnyelő képességének javítását, a megteremtési költségek csökkentését, valamint megcélozza a teljeskörű mechanikai feltérképezést. A szakemberek figyelemmel kísérik a szilárdságot, a tönkremeneteli mechanizmusokat a kvázistatikus, dinamikus és ismétlődő igénybevételek esetében, mindezek mellett szerkezeti és funkcionális anyagok fejlesztésén dolgoznak különböző alkalmazások számára. A kompozit fémhabok jobb megértése és szélesebb körű elterjedésük érdekében a fiatal kutatók átfogó szerkezeti és felhasználási anyagvizsgálatokat végeznek, majd értékelik az eredményeket, végül akusztikus emissziós vizsgálatokat (túlterhelés, túlfeszülés közben felszabaduló energia rugalmas hullámokká alakulásának folyamata – szerk.) indítanak és elemzik a kibocsátott rezgéseket, rezgési paramétereket, bemetszés-érzékenységet, lévén nagy lehetőségek látnak abban, hogy a kompozit fémhabokat a jövőben szerkezeti elemekként és rezgéscsillapítók alapanyagaként is felhasználják.

Optikai mikroszkópos felvételek (a) közönséges szintaktikus fémhab (Al99,5 + SL300 kerámia gömbhéj), (b) kompozit fémhab (Al99,5 + Globocer + Globomet gömbhéj), (c) kompozit fémhab (Al99,5 + SL300 + Globocer kerámia gömbhéj) és (d) kompozit huzallal erősített kompozit fémhab (Al99,5 + SL300 kerámia gömbhéj + Netcel 410 kerámia szál)

Közönséges szintaktikus fémhab lapka (Al99,5 + Globocer gömbhéjak)

A műegyetemi kutatókból álló társulás nyár elején kezdte el a tudományos munkát és olyan anyagok vizsgálatára, valamint létrehozására vállalkozott, amellyel világszerte is még csak nagyon kevesen foglalkoztak. „Ezen vegyületek legelőnyösebb tulajdonságai a kis sűrűség, a nagy fajlagos szilárdság, valamint a termikus és kémiai stabilitással együtt járó mechanikai energiaelnyelő képesség” – ecsetelte szakterületéről Orbulov Imre Norbert. A klasszikus, ún. nyílt és zárt cellás fémhabok továbbfejlesztésére hozták létre a kompozit fémhabokat, amelyben az eredeti habanyagot például szénszállal, üvegszállal, alumínium-oxiddal erősítve fémmátrixú kompozitok nyerhetők. „E módosítással a kiindulási anyag teherviselő és hőelnyelő tulajdonsága az addig ismertekhez képest az előnyére változhat” – magyarázta a kutató, hozzáfűzve, hogy az újdonság iránti érdeklődés az autóiparból indult, ahová eredetileg is szánták a kompozit fémhabokat, ám a sorozatgyártásban túl magasnak bizonyult előállítási költségek miatt más felhasználási területen váltották be a hozzájuk fűzött reményeket: az építőiparban, ezen belül a divatos belsőépítészeti dekorációs elemek, pultok, asztalok, fali díszítések nyersanyagaként alkalmazzák ezeket, továbbá Spanyolországban és Japánban lakóépületek és stadionok borításához. „A drága gyártási ráfordítás okán a kompozit fémhabok egyelőre még kevésbé elterjedtek, nemrégiben a hadiipar speciális területein, például lövedékálló anyagként próbálták ki főleg az Egyesült Államokban” – árulta el a szakember az egyik legújabb, tengerentúli, részleteiben még nem nyilvános felhasználási lehetőségről.

A kompozit fémhabok megismerése számos új eredménnyel kecsegtető kutatási terület, amellyel ilyen mélységben Magyarországon egyedül a műegyetemi csoport foglalkozik. A témában lezajlott vizsgálatoknak ugyanakkor többéves intézményi múltjuk van a BME-n, Orbulov Imre Norbertet PhD-hallgatóként kezdte érdekelni e terület. A nemrégiben alapított kutatócsoportban jelenleg hét fiatal tudós foglalkozik a kompozit fémhabok megismerésével, ám „remélem, hogy a témán dolgozó szakemberek száma bővül a Lendület-program során” – fűzte hozzá. Az első évben egyelőre még a vizsgálatokhoz szükséges nagyértékű mérőműszer beszerzését tervezik pályázati forrásból, létszámbővülésre a későbbiekben számít. „Újszerű anyagok létrehozására és megismerésére vállalkoztunk, ami alaposságot kívánó, hosszadalmas, több évet felölelő tudományos munka. Számolunk a váratlan feladatokkal, a zsákutcákkal és azzal is, hogy az áttörő eredményért akár éveket is dolgoznunk kell. A csapatban kivétel nélkül kitartó és lelkes társakkal munkálkodunk együtt, akik tisztában vannak a vállalt feladat nehézségeivel és felelősségével” – mondta társairól és szakmai tevékenységükről a műegyetemi oktató.

A támogatott kutatócsoport vezetője jelentős potenciált lát az MTA Lendület-program biztosította lehetőségekben. Úgy vélte, hogy az akadémiai támogatás elnyerésével e terület úttörő mivolta megerősödhet, és az új tudományos eredmények feltérképezése mellett az ifjú mérnökgeneráció figyelmét is felhívhatják nemcsak a kompozit fémhabok, hanem a kutatás, a kutatói lét jelentőségére. A szakember szívesen dolgozik együtt fiatalokkal, jelenleg két PhD-hallgató és egy BSc-hallgató is tagja a kutatócsoportnak. Reményét fejezte ki, hogy a Lendület-program öt éve alatt lesznek további olyan kitartó és érdeklődő diákok, mérnökjelöltek, akik részt vállalnak majd a csapat által végzett feladatokban.

TZS-GI

Fotó: Philip János